Класс «силикаты и алюмосиликаты»

Минералы этого класса наиболее распространены в земной коре, являясь породообразующими практически всех магматических, метаморфических и некоторых осадочных пород. Содержание их в земной коре составляет около 75 вес. %. Минералы, в решетках которых часть кремния изоморфно замещается алюминием, называют алюмосиликатами. Для минералов данного класса характерны широкое развитие изоморфных замещений, частое присутствие гидроксила, в связи с чем, их химические формулы достаточно сложные. Абсолютное большинство силикатов образуется в эндогенных геологических процессах.

Оливин (перидот) (Fe,Mg)₂[SiO₄]. Железо-магнезиальный силикат, принадлежащий к изоморфному ряду форстерит Mg₂[SiO₄] - фаялит Fe₂[SiO₄]. Сингония ромбическая. Хорошо образованные кристаллы редки, обычно встречается в виде зернистых агрегатов.

• Цвет различный в зависимости от химического состава: от светлого желтоватого до оливково-зеленого и почти черного (темные окраски имеют более железистые разности);

• черты не дает, блеск стеклянный; просвечивает в тонком крае, но встречаются и прозрачные желтовато-зеленые оливины, называемые хризолитами;

• твердость 6,5-7;

• спайность средняя;

• излом неровный или раковистый, зернистый;

• удельный вес 3300-4400.

Происхождение магматическое, оливин является породообразующим минералом ультраосновных и основных пород. В зоне выветривания неустойчив и замещается вторичными минералами - серпентином, тальком и др. Практическое значение невелико: маложелезистые оливиновые породы применяются для изготовления огнеупорных кирпичей, а сравнительно редкий хризолит употребляется в ювелирном деле как драгоценный камень.

Гранаты представляют собой группу минералов с общей формулой R₃²⁺R₂³⁺[SiO₄]₃, где R²⁺- Са, Mn, Fe²⁺, R³⁺ - Al, Cr, Fe³⁺. Сингония кубическая. Образуют изометричные кристаллы (ромбодекаэдры, тетрагонтриоктаэдры), друзы, зернистые агрегаты.

• Окраска различная и находится в прямой зависимости от химического состава; по этому признаку выделяют разновидности гранатов, наиболее распространенными из которых являются:

альмандин Fe₃Al₂[SiO₄]₃ - от красно-коричневого до вишнево-красного;

андрадит Ca₃Fe₂[SiO₄]₃ - бурый, буровато-зеленый;

гроссуляр Ca₃Al₂[SiO₄]₃ - светло-зеленый;

пироп Mg₃Al₂[SiO₄]₃ - темно-красный;

• черты не дает;

• блеск стеклянный на гранях кристаллов и жирный на изломе;

• полупрозрачен или просвечивает;

• твердость 6,5-7,5;

• спайность несовершенная;

• излом неровный;

• удельный вес 3500-4200.

Происхождение связано с процессами контактового и регионального метаморфизма. Ассоциирует с эпидотом, хлоритом, пироксенами, биотитом, кальцитом и др. Применяют прозрачные и красиво окрашенные разности гранатов в ювелирном деле как полудрагоценные камни, рядовые гранаты используют в качестве шлифовального абразивного

материала.

Эпидот Ca₂(AlFe)₃[Si₂O₇][SiO₄]OH. Сингония моноклинная. Кристаллы призматические, удлиненные с продольной штриховкой, часто образует зернистые агрегаты шестоватого строения.

• Цвет фисташково-зеленый;

• черты не дает;

• блеск стеклянный, просвечивает в топком крае;

• твердость 6,5;

• спайность совершенная;

• излом занозистый или неровный;

• удельный вес около 3300.

Происхождение контактово-метаморфическое, характерный минерал скарнов, где ассоциирует с гранатом, магнетитом, кальцитом и др.

Пироксены - важная группа породообразующих минералов с общей формулой R2[Si₂O₆], где R - Са, Mg, Fe, иногда Мn; некоторые пироксены содержат Al, Fe³⁺, Na. Широко развиты изоморфные замещения катионов. Кристаллизуются в ромбической и моноклинной сингониях, отдельные кристаллы обычно короткостолбчатые в отличие от удлиненных кристаллов, характерных для группы амфиболов. Входят в состав магматических и метаморфических горных пород. Наиболее характерным представителем этой группы является авгит.

Авгит Ca(Mg,Fe,Al)[(SiAl)₂O₆]. Сингония моноклинная. Кристаллы короткостолбчатые, с поперечным сечением восьмигранники, таблитчатые, нередко имеющие блестящие грани; чаще встречаются зернистые агрегаты.

• Цвет черный, буровато- и зеленовато-черный, реже темно-зеленый;

• черта неясная серовато-зеленоватая;

• блеск стеклянный;

• твердость 5,5-6;

• спайность средняя по граням призмы под углом, близким к прямому;

• излом ступенчатый или неровный;

• удельный вес средний (3300-3600).

Происхождение магматическое, характерен для пород среднего и основного состава, где ассоциирует с основными плагиоклазами, магнетитом, оливином. Встречается также в скарнах, как контактово-метасоматический минерал. В процессе вторичных изменений замещается хлоритом, эпидотом, роговой обманкой. В виде минералов авгит и большинство других пироксенов практического значения не имеют. Но магматические горные породы, в состав которых они входят, широко используются как строительные и облицовочные материалы.

Амфиболы - распространенная группа минералов со сложным и непостоянным, вследствие большого числа изоморфных замещений, составом. Общая упрощенная формула R₇²⁺(OH)₂[Si₄О₁₁]₂, где R - Са, Mg, Fe. Кроме того, в состав амфиболов могут входить трехвалентные А1 и Fe и одновалентный Na. Кристаллизуются в моноклинной и ромбической сингониях. Кристаллы обычно сильно удлиненные - призматические, игольчатые, столбчатые. Макроскопически сходны с пироксенами, но отличаются от них характерным вытянутым в одном направлении габитусом кристаллов, совершенной спайностью под тупым (около 120°) углом и более интенсивным блеском. Являются породообразующими минералами многих магматических и метаморфических пород. Наиболее характерным и распространенным представителем этой группы является роговая обманка.

Роговая обманка NaCa₂(Mg,Fe²⁺)₄(Fe³⁺,Al)[(Si,Al)₄О₁₁]₂(OH)₂. Сингония моноклинная. Кристаллы призматические, столбчатые, игольчатые; очень характерны шестоватые агрегаты, известны также волокнистые асбестовидные разности роговых обманок.

• Цвет темно-зеленый до черного, иногда буроватый;

• черта неясная зеленоватая;

• блеск стеклянный;

• твердость 5,5-6;

• спайность по призме совершенная под углом 124°;

• излом занозистый или ступенчатый;

• удельный вес 3100-3300.

Происхождение роговой обманки магматическое или метаморфическое, поэтому она входит в качестве главного породообразующего минерала в состав очень многих магматических и метаморфических горных пород. В виде минерала практического значения не имеет.

Тальк Mg₃(OH)₂[Si₄О₁₀]. Сингония моноклинная. Кристаллы таблитчатой формы сравнительно редки. Чаще встречается в виде листоватых и чешуйчатых агрегатов, а также плотных скрытокристаллических масс (мыльный камень).

• Цвет от почти белого до светло-зеленого;

• черта белая;

• блеск стеклянный с перламутровым отливом, у плотных масс восковой, в тонких листочках просвечивает;

• твердость 1;

• спайность весьма совершенная в одном направлении (у плотных масс не видна);

• излом неровный сглаженный;

• удельный вес 2700-1800, жирный на ощупь, листочки гибкие, но неупругие.

Происхождение эндогенное, чаще всего образуется при метаморфизме ультраосновных магматических пород, развиваясь по оливину и пироксенам. Встречается вместе с серпентином, хлоритом, магнетитом, карбонатами. Используется как огнеупорный и кислотоупорный материал, а также в резиновой, бумажной промышленности и медицине.

Серпентин Mg₆(OH)₈[Si₄O₁₀]. Сингония моноклинная, но кристаллов не образует и встречается в виде сплошных скрытокристаллических масс.

• Окраска от желтовато-зеленой до темно-зеленой, нередко неоднородная пятнистая;

• черта белая;

• блеск восковой или жирный;

• твердость 2,5-4;

• спайность в плотных агрегатах не наблюдается;

• излом неровный или раковистый;

• удельный вес 2500-2700.

Бледно-зеленый, плотный, просвечивающий в краях серпентин называют серпофитом, или офитом (благородный серпентин); а чешуйчатый и скорлуповатый темно-зеленого цвета - антигоритом. Образуется при метаморфических процессах за счет преобразования ультраосновных пироксен- и оливинсодержащих пород под действием гидротермальных растворов. Серпентинизированные породы используются для изготовления огнеупорных кирпичей; красиво окрашенные разновидности серпентина применяют как поделочный и облицовочный камень.

Хризотил-асбест имеет тот же состав, что и серпентин, являясь его тонковолокнистой разновидностью. Встречается в виде прожилок поперечно-волокнистого строения в плотных серпентинах.

• Цвет светло- и желтовато-зеленый, голубой;

• блеск шелковистый;

• твердость 2-3;

• спайность весьма совершенная, легко расщепляется на прочные, гибкие волокна;

• излом занозистый;

• удельный вес 2500-2700.

Эндогенный, образуется в результате переработки гидротермальными растворами магнезиальных пород и силикатов. Применяется благодаря огнестойкости и низкой теплопроводности как огнеупорный и теплоизоляционный материал.

Хлориты (MgFe)₅Al(OH)₈[AlSi₃O₁₀]. Под этим названием объединяется большая группа минералов, которые с химической точки зрения являются алюмосиликатами железа, магния и алюминия. Состав хлоритов очень сложный из-за большого числа изоморфных замещений. Кристаллизуются все хлориты в моноклинной сингонии и обычно образуют чешуйчатые или листоватые агрегаты и сплошные массы.

• Для большинства характерна темно-зеленая окраска, что и послужило основанием для названия всей группы;

• черта серовато-зеленоватая;

• блеск восковой или перламутровый;

• твердость 2-2,5;

• спайность весьма совершенная в одном направлении, листочки гибкие, но неупругие;

• излом неровный, сглаженный;

• удельный вес средний (2600-2800).

Происхождение хлоритов связано с процессами метаморфизма, где они образуются путем замещения (хлоритизации) многих железомагнезиальных и железистых силикатов. Входит в состав метаморфических, а как вторичный минерал и магматических горных пород. Практическое значение имеют только богатые железом хлориты (шамозит, тюрингит), которые используются как железные руды.

Слюды. Так же как пироксены и амфиболы, представляют собой целую группу минералов, широко распространенных в земной коре и входящих в состав магматических и метаморфических пород. Многие из них имеют важное практическое значение. Кристаллизуются все слюды в моноклинной сингоний. Кристаллы листоватые, пластинчатые, таблитчатые, боченковидпые. Образуют чешуйчатые и пластинчатые агрегаты. Благодаря однотипности кристаллических структур многие физические свойства слюд являются общими.

• Перламутровый или стеклянный блеск;

• низкая твердость (2-3);

• совершенная спайность в одном направлении, в связи с чем, легко расщепляются на отдельные гибкие и упругие листочки;

• плотность у слюд средняя (2700-3100).

Некоторые из них характеризуются высокими диэлектрическими свойствами. Наиболее важными представителями группы слюд являются мусковит, биотит и лепидолит. Основным отличительным признаком слюд является окраска, обусловленная особенностями химического состава.

Мусковит KAl₂(OH,F)₂[AlSi₃О₁₀]. Это бесцветная или слабо окрашенная в желтоватые, зеленоватые, сероватые тона калиевая слюда. Черта белая; в тонких пластинах прозрачна. Тонкочешуйчатые разновидности мусковита называют серицитом.

Биотит K(Mg,Fe)₃(OH,F)₂[AlSi₃О₁₀]. Темная железомагнезиальная слюда черного, часто с коричневатым и зеленоватым оттенком, цвета. Черта неясная сероватая, непрозрачен или просвечивает.

Лепидолит KLi_1,5Al_1,5 (OH,F)2[AlSi₃О₁₀]. Литиевая слюда характерного розовато-сиреневатого цвета, черта белая, просвечивает. Из распространенных разновидностей слюд следует также упомянуть флогопит (магнезиальная слюда), темные разности которого очень похожи на биотит, а светлые - на мусковит.

По условиям образования все слюды связаны с эндогенными высокотемпературными процессами, в которых важную роль играют летучие компоненты. Они могут формироваться в собственно-магматических, пегматитовых, метаморфических и контактово-метасоматических процессах. Промышленные скопления мусковита и лепидолита связаны с пегматитовыми и контактовыми процессами. Из всех слюд промышленного значения не имеет только биотит. Мусковит и флогопит используются главным образом в электротехнической промышленности, а лепидолит является важнейшей литиевой рудой.

Каолинит Al₄(OH)₈[Si₄О₁₀]. Обычно встречается в виде скрытокристаллических землистых, порошковатых, реже плотных масс. Отдельные кристаллы пластинчатой формы исключительно редки.

• Цвет белый, нередко с желтоватым, сероватым, буроватым оттенком;

• черта белая;

• блеск матовый;

• твердость 1;

• спайность макроскопически не устанавливается;

• излом неровный, землистый;

• удельный вес 2600;

• сильно гигроскопичен, жирный на ощупь, при насыщении водой образует пластичную массу.

Образуется в экзогенных условиях при выветривании магматических и метаморфических пород, богатых алюмосиликатами. Входит в состав большинства глин. Глины, состоящие преимущественно из каолинита, называют каолиновыми, или каолинами. Используется в керамическом производстве, строительном деле, бумажной промышленности, а также как огнеупорный материал.

Глауконит K(Fe³⁺AlFe²⁺Mg)_2-3(OH)₂[AlSi₃О₁₀] •nH₂O. Образует землистые агрегаты или мелкие округлые зернышки в осадочных породах; кристаллы исключительно редки. Цвет зеленый разных оттенков, черта зеленоватая, блеск матовый, твердость 2-3, спайность практически не устанавливается, удельный вес 2200-2300. Происхождение осадочное, входит в состав песчаников, опок, глин. Используется в сельском хозяйстве как калийное удобрение, как краситель и для смягчения жесткой воды.

Полевые шпаты. Минералы этой группы относятся к числу наиболее распространенных, на их долю приходится около 50 % веса земной коры. Являются главными породообразующими минералами большинства магматических и метаморфических пород. Полевые шпаты представляют собой безводные алюмосиликаты калия, кальция и натрия и обладают многими общими свойствами.

• Светлая окраска;

• сравнительно высокая твердость (5-6);

• хорошо выражена спайность;

• средняя плотность (2500-2700).

По химическому составу делятся на натриево-кальциевые, или плагиоклазы, и натриево-калиевые, или просто калиевые полевые шпаты. Характерной особенностью минералов этой группы является способность образовывать изоморфные смеси.

Плагиоклазы представляют собой изоморфные смеси натриевой составляющей - альбита Na[AlSi₃O₈] (Ab) и кальциевой - анортита Ca[Al₂Si₂O₈] (An), причем смесимость этих компонентов неограниченная (совершенный или полный изоморфизм). В зависимости от количественных соотношений альбитовой и анортитовой составляющих выделяют следующие разновидности плагиоклазов:

Плагиоклаз	АЬ, %	An, %
Альбит	100-90	0-10
Олигоклаз	90-70	10-30
Андезин	70-50	30-50
Лабрадор	50-30	50-70
Битовнит	30-10	70-90
Анортит	10-0	90-100

Содержание SiO₂ в плагиоклазах убывает от альбита к анортиту, в связи с этим различают кислые (альбит, олигоклаз), средние (андезин) и основные (лабрадор, битовнит, анорит) плагиоклазы. Кристаллизуются плагиоклазы в триклинной сингонии, однако хорошо образованные кристаллы дают редко и обычно встречаются в виде кристаллически зернистых агрегатов с характерной пластинчатой формой зерен. Простейшие физические свойства плагиоклазов, определяемые макроскопически, сходны между собой.

• Цвет от белого, сероватого, зеленоватого до темно-серого, почти черного;

• черты не дают;

• блеск стеклянный, обычно просвечивают в тонком крае;

• твердость 6;

• спайность совершенная в двух направлениях под углом, отличающимся от прямого (86°), отсюда их название «плагиоклаз» (по гречески «косораскалывающийся»);

• излом ступенчатый;

• удельный вес от 2620 - у альбита до 2760 - у анортита.

Характерным диагностическим признаком плагиоклазов является наличие полисинтетических двойников, вследствие чего на плоскостях спайности наблюдается топкая штриховка. Разновидности плагиоклазов обычно устанавливаются под микроскопом по оптическим константам, однако некоторые из них, а именно альбит и лабрадор, можно определить макроскопически.

Альбит Na[AlSi₃О₈] чаще всего образует мелкозернистые «сахаровидные» агрегаты и обладает белой или серовато-белой окраской. Пластинчатые разновидности альбита называются клевеландитом.

Лабрадор - темный плагиоклаз от зеленовато-серого до почти черного цвета с характерной иризацией в зеленовато- и голубовато-синих тонах. Происхождение плагиоклазов в основном магматическое, и они являются главными породообразующими минералами магматических горных пород. Альбит нередко образуется также в пневматолитово-гидротермальных процессах. Используются многие плагиоклазы как керамическое сырье, а лабрадор, обладающий красивой иризацией, является ценным облицовочным и поделочным камнем.

Калиевые полевые шпаты нередко также называют щелочными. Наиболее распространенными представителями этой группы минералов являются ортоклаз и микроклин.

Ортоклаз K[AlSi₃O₈]. Сингония моноклинная, кристаллы призматические, толстотаблитчатые, характерны двойники. Чаще встречается в виде кристаллически зернистых агрегатов.

• Цвет от серого, даже белого, до желтовато-розового и темно-розового. Во вкрапленниках кислых излившихся и жильных пород наблюдаются водяно-прозрачные разновидности ортоклаза, называемые адуляром;

• блеск стеклянный;

• твердость 6;

• спайность совершенная в двух направлениях под прямым углом («ортоклаз» - прямо раскалывающийся);

• излом ступенчатый;

• удельный вес 2500—2600.

Происхождение собственно-магматическое и пегматитовое, часто встречается вместе с кварцем и мусковитом; в поверхностных условиях обычно замещается каолинитом. Используется в керамической и стекольной промышленности.

Микроклин имеет тот же состав, что и ортоклаз, кристаллизуется в триклинной сингонии и имеет угол между плоскостями спайности, отличающийся от прямого на 2° («микроклин» - малонаклонный). Остальные макросвойства аналогичны ортоклазу, и визуально эти минералы неразличимы. Исключение составляет голубовато-зеленая разновидность микроклина, называемая амазонитом, или амазонским камнем. Используется как поделочный материал.

Фельдшпатоиды представляют собой алюмосиликаты щелочных металлов, близкие по своему значению в горных породах к полевым шпатам, по менее распространенные. От полевых шпатов отличаются низким содержанием кремнезема и высоким - щелочей. Очень характерны для щелочных пород, где содержание кремнезема недостаточно для образования не только свободного кварца, но и полевых шпатов. Наиболее распространен среди них нефелин.

Нефелин (Na,K)[AlSiO₄]. Сингония гексагональная, кристаллы призматические мелкие. Встречается в виде зернистых агрегатов и сплошных масс, называемых элеолитом.

• Цвет серый, зеленовато-серый, красновато-коричневый, иногда бесцветен. Смена окраски может наблюдаться в одном образце;

• черты не дает;

• блеск жирный;

• твердость 5-6;

• спайность несовершенная;

• излом неровный или раковистый;

• удельный вес 2600.

Происхождение магматическое, является породообразующим минералом щелочных пород, где ассоциирует со щелочными пироксенами и амфиболами, биотитом, полевыми шпатами, апатитом. Никогда не встречается вместе с кварцем. Применяется в керамической и стекольной промышленности, а также как комплексное сырье для получения алюминия и соды.